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Unidad 1: Paso 2 - Selección de tecnologías

Presentado por: Stella Carolina Carvajal Rincón Cód. 1052380693 Mónica Yineth Estupiñán Gómez Cód. 1053585772 Leydi Juliana Morales Cód. 1056802916 Wilson Fernando Sánchez Caro Cod. 1049612581

MANEJO DE AGUAS RESIDUALES EN PEQUENAS COMUNIDADES GRUPO 358041_33

UNIVERSIDAD NACIONAL ABIERTA Y A DISTANCIA UNAD

Escuela de Ciencias Agrícolas, Pecuarias y del Medio Ambiente Ingeniería Ambiental 2018

Tabla de criterios de selección de tecnologías de depuración FASE 1 Nombre del estudiante: STELLA CAROLINA CARVAJAL RINCÓN La calidad que se ha de exigir a un efluente depende básicamente del medio receptor, de tal forma que el vertido no produzca perturbación al sistema. Dadas las normativas actuales, los tratamientos necesarios para cada uno de los ecosistemas principales son los siguientes: a) Vertido al mar: Dilución mediante emisario submarino. Desinfección para cumplir las normas. No es imprescindible la eliminación de nutrientes (N y P), ya que no se pueden producir problemas de eutrofización. Reducción de materia en suspensión. No es necesario la eliminación de materia orgánica. b) Vertido al rio: Eliminación de las materias en suspensión y clarificación. Calidad requerida Eliminación de color. del efluente según el Eliminación de la DBO para evitar la disminución de oxígeno medio disuelto. receptor (tratamiento Desinfección y reducción de nutrientes necesarios en un futuro. adecuado) c) Vertido a lagos o pantanos: Todas las anteriores Criterios Imprescindible la eliminación de nutrientes ya que pueden causar técnicos problemas de eutrofización. Aplicación de los sistemas terciarios necesarios para proteger el ecosistema. Referencias: Cerezo, J. (2011). “ESTACION DEPURADORA DE AGUAS RESIDUALES”. Recuperado dehttps://upcommons.upc.edu/bitstream/handle/2099.1/12885/PF C.pdf Se hace necesario conocer la calidad que se requiere según el efluente receptor, para así conocer qué tipo de tratamientos se hacen necesarios a la hora de hacer el respectivo vertimiento. El tamaño de la población que realiza vertimiento es necesario conocerla para realizar la construcción y adecuación de un Tamaño de la sistema de tratamiento eficiente, que pueda recibir las descargas, población que se planearon y evitar así un posible colapso del sistema. (en habitantes- Sistemas de alcantarillado rural equivalentes) Las obras o instalaciones que generalmente componen los sistemas de alcantarillado rural, pueden ser las mismas de los sistemas urbanos cuando su propósito es evacuar las aguas residuales domésticas y las pluviales a conglomerados rurales con

configuración urbana o caseríos veredales conviviendas nucleadas con población entre 100 y 2.500 habitantes. Para la disposición adecuada de las aguas residuales domésticas generadas en las viviendas campesinas aisladas, existen alternativas tecnológicas normalmente utilizadas en el país tales como pozos sépticos o letrinas tipo seco o húmedo. La construcción y operación del sistema de tratamiento de aguas residuales (incluidos los emisarios finales), que sirvan a poblaciones iguales o superiores a 200.000 habitantes requieren licencia ambiental de conformidad con el numeral 14 del artículo 9 del Decreto 2820 de 2010. En poblaciones menores a 200.000 habitantes se deberá obtener los respectivos permisos de vertimiento conforme a la normatividad ambiental vigente Decreto 3930 de 2010 o la norma que lo modifique o sustituya. Ministerio de Ambiente, Vivienda y Desarrollo Territorial. (2005). Reglamento Técnico del Sector de Agua Potable y Saneamiento Básico – RAS. Titulo I. http://www.minvivienda.gov.co/Documents/ViceministerioAgua/ 100811_titulo_i_ras%20_.pdf La población equivalente es definida como la relación que existe entre la cantidad de contaminación, usualmente expresados en DBO y SST originadas por la industria y las cantidades percápita (cantidad de residuos que produce una persona durante un día) que se encuentran en las aguas residuales domésticas. Para calcular la población equivalente se utiliza la ecuación: 𝑊 𝑝= 𝑊𝑒 Donde p: carga equivalente en personas W: carga másica kg/día We: carga equivalente g/habitante-día Gómez, C. 2012. Manejo de aguas residuales en pequeñas comunidades. Universidad Nacional Abierta y a Distancia UNAD. Cap. 3 Para establecer el rango de superficie necesaria se debe contemplar las características locales, fijando la dotación diaria en poblaciones rurales con suministro mínimo de agua potable en Superficie disponible litros/habitante x día y adoptando la concentración de la D.B.O. Los Sistemas que mayor superficies requieren por habitante los lechos filtrantes, los de menor ocupación son los tratamientos físico químico (no aconsejable en Poblaciones Rurales por su

elevado costo de explotación). La aplicación subsuperficial o superficial requiere de una gran superficie de terreno su área de ocupación oscila de 4 a 15 m2 por habitante. Los lagunajes toman valores comprendidos entre 0.4 y 10 m2 por habitante, según sean aireados mecánicamente o en forma natural. Finalmente el sistema de aireación prolongada ocupa una menor superficie. Ruíz, R.CRITERIOS DE SELECCION Y COMPARACION DE PLANTAS DEPURADORAS EN POBLADOS RURALES. Recuperado de http://www.bvsde.paho.org/bvsaidis/aresidua/peru/argtar001.pdf Las poblaciones rurales deben tener una superficie suficiente disponible para realizar el tratamiento adecuado, y que en un futuro no se presente problema de espacio o de desbordamientos.

FASE 2 Nombre del estudiante: WILSON FERNANDO SANCHEZ CARO Según la naturaleza del agua residual estas pueden ser domesticas o industriales, según de la característica la cual se obtenga al ser utilizada por la población de personas y varía dependiendo la Naturaleza del agua cantidad de personas que producen esta agua residual y el uso residual industrial o domestico que se le dé, se realizara un estudio para ver que tolerancia se obtiene por medio de estudios.

Criterios técnicos

La flexibilidad y adaptación al tratamiento se da dependiendo de la estructura y de la población que produce esta agua y de la extensión del área que tengamos para el tratamiento, estos pueden ser: PRETRATAMIENTO-Desbaste Desarenado Desengrasado sirve para separar solidos grandes y grasas flotantes. Flexibilidad y TRATAMIENTO PRIMARIO-Fosa séptica Tanque Imhoff adaptación de la Decantación primaria, se utilizan en asentamientos rurales y capacidad de construcciones pequeñas. tratamiento TRATAMIENTO SECUNDARIO-EXTENSIVO Lagunaje Humedales artificiales Filtros intermitentes de arena Infiltraciónpercolación INTENSIVO Aireaciones prolongadas Lechos bacterianos Contactores biológicos rotativos Reactores secuenciales TRATAMIENTO TERCIARIO- Se aplica con Humedales artificiales (Humedal artificial superficial)o Lagunaje (Laguna

maduración) TOMADO DE Huertas R., Marcos C., Ibarguren N., Ordás S.. (2013). GUÍA PRÁCTICA para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones. Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) , 1, p.32-33.

Ante cambios de temperatura, los tratamientos que funcionan mejor son estos: BAJA TEMPERATURA: Decantación primaria -LA(Lagunaje)FA(filtro de arena)-HSFV(Humedal artificial subsuperficial vertical )-IP(Infiltración-percolación) MEDIA TEMPERATURA: LB(Lecho bacteriano)HSFH(Humedal artificial subsuperficial horizontal) Meteorología

ALTA TEMEPRATURA: FS(Fosa séptica)-TI(Tanque Imhoff)AP(Aireación prolongada)-SBR(Reactor secuencial)CBR(Contactor biológico rotativo) TOMADO DE Huertas R., Marcos C., Ibarguren N., Ordás S.. (2013). GUÍA PRÁCTICA para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones. Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) , 1, p.32-33.

FASE 3 Nombre del estudiante: MONICA YINETH ESTUPIÑAN GOMEZ Los fangos generados son normalmente llevados a un espesado por gravedad y posteriormente a un proceso de digestión, en el que se sigue concentrando los fangos, disminuyendo su contenido en materias volátiles y mineralizando la materia orgánica. Fango no estabilizado: Gestión de Criterios fango técnicos De no establecerse un uso local se debe trasladar a una PTAR con línea de generado tratamiento de fangos. Si se establece un uso local debe estabilizarse y deshidratarse en humedales artificiales.

Fango estabilizado: Si no se establece un uso se traslada a una PETAR que trate fangos o a un centro de transferencia de residuos. Si se prevé un uso local se debe deshidratar en eras de secado, humedales artificiales o centrifugas. La disposición de los lodos es un gran problema, ya que se requieren grandes superficies de terreno o transportarlos a un sitio autorizado. Además del gran requerimiento de superficie, otros problemas son la vida útil del sitio y el manejo y tratamiento de los lixiviados ahí generados. No obstante, los problemas que trae el tratamiento y disposición de los lodos, éstos pueden traer grandes beneficios para las plantas de tratamiento y la población. Los lodos pueden ser aprovechados como fuente de energía durante la etapa de digestión anaerobia en la que se produce biogás como subproducto del proceso. El biogás puede ser alimentado a una máquina de cogeneración para generar energía eléctrica y calorífica. La energía eléctrica se usa para satisfacer parte de los requerimientos de energía de la PTAR y la energía calorífica para calentar el digestor hasta su temperatura de operación. Además de la producción de energía, la cogeneración presenta la ventaja de reducir la emisión de gases de efecto invernadero al ambiente. Los lodos estabilizados o biosólidos, también pueden ser utilizados como mejoradores de suelo en la agricultura. Éstos mejoran las características del suelo y proveen nutrientes esenciales para el crecimiento vegetal como nitrógeno, fósforo, níquel, zinc y cobre. Debido a sus ventajas, los biosólidos pueden utilizarse como sustituto de fertilizantes químicos.

Bibliografía: Manual para la implantación de sistemas de depuración en pequeñas poblaciones, elaborado conjuntamente por CEDEX y CENTA Edita: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino Fecha edición: 2010

La complejidad en la explotación y mantenimiento depende del tratamiento que se utilice.

Complejidad en la explotación y A continuación se presenta un esquema en el que se entiende la complejidad mantenimiento con respecto al tratamiento-

COMPLEJIDAD DE EXPLOTACIÓN Y MANTENIMIENTO -

+

LA HFSH HSFV/FTm/FIA/FIAr/IP CBR MBBR LB AP/SBR La complejidad del sistema aumenta hacia la derecha según el tratamiento empleado. LA: Lagunaje HFSH: Humedal de flujo superficial horizontal. HFSV: Humedal de flujo superficial vertical. FTm: Filtro de turba modificado FIA: Filtro intermitente de arena. FIAr: Filtro intermitente de arena (con recirculación) IP: Infiltración-percolación CBR: contactor biológico rotativo MBBR: reactor de biopelicula sobre el lecho móvil. LB: Lecho bacteriano AP: Aireación prolongada SBR: Reactor secuencial

Bibliografía: Manual para la implantación de sistemas de depuración en pequeñas poblaciones, elaborado conjuntamente por CEDEX y CENTA Edita: Ministerio de Medio Ambiente y Medio Rural y Marino Fecha edición: 2010

FASE 5 Nombre del estudiante: LEYDI JULIANA MORALES FIRACATIVE Por lo general, en las pequeños urbanismos, está presente la escasez de recursos técnicos y económicos por lo que es necesario a la hora de buscar la solución a la depuración de las aguas residuales tener como premisa las tecnologías que presenten el mínimo coste energético, un Criterios Costes de mantenimiento bastante simple y una gran robustez de funcionamiento. económicos inversión Las tecnologías no convencionales son una alternativa viable para el tratamiento de aguas residuales en pequeñas entidades de población. Su versatilidad y adaptabilidad, su integración en el entorno y su menor coste de implantación y explotación las hacen especialmente indicadas

para la depuración de los vertidos de aguas residuales en el medio rural, en el que las limitaciones técnicas y económicas pueden comprometer seriamente la eficacia del tratamiento de las aguas residuales. CENTA. (2008). Manual de Depuración de aguas. Alianza por el Agua, 3, p.15. Por lo antes mencionado desde el punto de vista económico se debe tener en cuenta varios criterios antes de elegir una tecnología de depuración entre ellos: *Adecuadas a los recursos técnicos y económicos Tecnologías que requieran un mantenimiento sencillo. Costes mínimos de implantación y explotación, prescindiendo en lo posible de consumo energético, elementos electromecánicos y reactivos químicos. Simplicidad en la gestión de lodos generados en la depuración. * Sistemas robustos Los sistemas de tratamiento deben ser robustos, capaces de autorregularse de forma eficaz en un amplio rango de caudal y carga para obtener un efluente con una calidad suficiente. * Integración ambiental Las instalaciones deben adecuarse al entorno con la mayor integración ambiental posible, buscando incluso proporcionar un valor añadido de carácter educativo, turístico o recreativo. Huertas R., Marcos C., Ibarguren N., Ordás S.. (2013). GUÍA PRÁCTICA para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones. Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) , 1, p.21. Las tecnologías que cumplen con estas condiciones son las siguientes:

• Procesos aplicados en los tratamientos convencionales: Sedimentación, filtración, precipitación química, intercambio iónico, degradación biológica, etc. • Procesos propios de los tratamientos naturales: Fotosíntesis, fotooxidación, asimilación por parte de las plantas, etc. Teniendo en cuenta los coste de inversión o implantación se recomienda desarrollar las siguientes tecnologías de depuración, las cuales representan el nivel de tolerancia descrito en la siguiente imagen:

DP Decantación primaria; FS Fosa séptica; TI Tanque Imhoff; FA Filtro de arena; HSFV Humedal artificial subsuperficial vertical; LB Lecho bacteriano; LA Lagunaje; IP Infiltración-percolación; HSFH Humedal artificial subsuperficial horizontal; AP Aireación prolongada;

CBR Contactor biológico rotativo. Huertas R., Marcos C., Ibarguren N., Ordás S.. (2013). GUÍA PRÁCTICA para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones. Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) , 1, p.34. Los gastos de explotación son los costos que no están conectadas directamente con la implementación de la tecnología entre ellos tenemos: Los costos de O&M se dividieron en tres categorías. i) Costos directos de personal, ii) Otros costos directos de actividades y materiales y iii) Costos indirectos de administración. Las tecnologías que representan mayor factibilidad tomando en cuenta los gastos colaterales son los siguientes:

Costes de explotación Huertas R., Marcos C., Ibarguren N., Ordás S.. (2013). GUÍA PRÁCTICA para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones. Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) , 1, p.34. FS Fosa séptica; TI Tanque Imhoff; DP Decantación primaria LA Lagunaje; FA Filtro de arena; Humedal artificial subsuperficial vertical; Humedal artificial subsuperficial horizontal; IP Infiltración-percolación; LB Lecho bacteriano; CBR Contactor biológico rotativo; AP Aireación prolongada

h-eq y sistema de depuración equivalente El código termina en 33, por tanto al multiplicarlo por 39= 1287, siendo este la población equivalente. DP: Decantación primaria LA: Lagunaje HS: Humedal FA: Filtro de arena CBR: Contactor biológico reactivo LB: Lecho bacteriano AP: Aireación prolongada SBR: Reactor secuencial

ESQUEMA LA LÍNEA DE TRATAMIENTO AGUAS RESIDUALES

Pretratamiento

AGUA RESIDUAL DOMESTICA

Tratamiento Secundario

Tratamiento Primario

Desbaste Desarenado Desengrasado

AGUA TRATADA

Decantación Primaria

Filtro de Arena

Aireación Prolongada

Justificación de la tecnología elegida para el tratamiento primario y para el tratamiento secundario (1 página).

Tratamiento primario: Teniendo en cuenta los criterios de la guía práctica para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones se estima adecuada la implementación de la decantación primaria en el tratamiento primario ya que esta funciona adecuadamente para el tamaño de la población que se está trabajando, la cual se encuentra dentro del rango 1000 – 2000 h-e. Esta tecnología permite la eliminación de gran parte de los sólidos en suspensión presentes en el agua mediante la gravedad y se emplea como tratamiento primario de aguas residuales como una etapa previa a otros sistemas de depuración mas completos. Tratamiento secundario: Siguiendo con la tecnología utilizada para este tratamiento secundario, se utilizó y se adoptó aireaciones prolongadas que es parte de lo que se maneja convencionalmente y este proceso consta cuatro partes, que son; Oxidación biológica, esta cumple la función de mezclar el agua que entra en el reactor biológico de aireación con un cultivo bacteriano en suspensión formados por microorganismos agrupados en flóculos, la materia orgánica se degrada por los microorganismos en condición anaeróbica esta se hace mediante equipos electromecánicos(aireadores mecánicos o difusión. La Decantación secundaria: consiste en la separación de sólido – líquido por medio de un decantador o clarificador. La Recirculación de fangos: el fango es retornado al reactor, para mantener la concentración de microorganismos. Extracción de los fangos en exceso: requiere periódicamente purga del fango en exceso consecuencia del crecimiento continuo de la biomasa bacteriana.

Además esta tecnología de aireaciones prolongadas es muy importante ya que este se justifica que es adecuado si vemos que el promedio de población es de 500 a 2000 h-e y en nuestro caso que es 1287 h-e nos aplica totalmente, además que tiene unos bajos requisitos para ser construido en la superficie apenas entre 0,2 – 0,4 m2/h-e, en nuestro ambiente por ser más cálido no afecta que la velocidad de este proceso se ralentice, ya que de lo contrario tendríamos una mala integración paisajística. Lo bueno de este sistema es que con un mayor caudal de carga este se maneja adecuadamente y responde al nivel de carga con buenos índices de funcionamiento, algo en contra de este sistema seria los costos de operación de este ya que son algo elevados, pero si queremos tener un sistema confiable, debemos invertir en un buen sistema que nos responda y nos de las condiciones que necesita la población para el tratamiento de esta agua

Artículo de opinión de sistemas de tratamiento anaerobio (2 paginas)

ARTICULO DE OPINIÓN RESIDUALES DOMÉSTICAS

TRATAMIENTO

ANAEROBIO

DE

AGUAS

Científicos e investigadores del mundo han tratado de conciliar los intereses económicos de la sociedad con los intereses ambientales, pero lograr este objetivo en el campo particular de las aguas residuales es un verdadero reto para la humanidad, pero a su vez una condición para lograr su desarrollo sostenible. El tratamiento anaerobio de las aguas residuales es una herramienta tecnológica valiosa en busca de este propósito particularmente en nuestro país donde la temperatura es relativamente constante todo el año favoreciendo el proceso a menor costo. En los países en vía de desarrollo, no hay una adecuada disposición de aguas residuales domésticas, sobre todo en lugares de bajas poblaciones y con pocos recursos o de difícil acceso. Esto trae consigo problemas en la salud pública, aumentando el riesgo del contacto con agentes patógenos.

En las zonas rurales de estos países en desarrollo, generalmente el vertimiento de las ARD se realiza directamente sobre los ríos o quebradas, que aguas más abajo son utilizadas como fuente de abastecimiento, causando problemas en el tratamiento del agua para consumo humano, provocando enfermedades diarreicas agudas o en el peor de los casos Cólera. La composición de las ARD, generalmente se caracteriza por la presencia de material suspendido orgánico e inorgánico nutrientes, alta DBO y DQO, microorganismos patógenos, como los coliformes fecales y E-Coli, entre otros, es así como el tratamiento de las aguas residuales domesticas para ser utilizada posteriormente como agua apta para consumo humano, es una labor complicada, si no se cuenta con las tecnologías adecuadas y a pesar de esto, países como Colombia, en algunas zonas rurales, esta agua es reutilizada sin tratamiento alguno, mezclándola con agua cruda de ríos y quebradas, para riegos de frutas y verduras o en el peor de los casos para consumo humano.

Por otra parte, países desarrollados cuentan con tratamientos eficientes, sostenibles y sustentables, como la tecnología anaerobia, usada para el tratamiento de aguas residuales industriales, y en especial para la digestión de lodos de sistemas aerobios, que han sido adaptadas por los países de clima tropical en vía de desarrollo, dentro de los cuales se encuentra Colombia, enfatizándose el uso de reactores anaerobios de manto de lodos y flujo ascendente, conocidos como UASB. En Colombia, la normatividad vigente busca que las aguas que son vertidas en los cuerpos de agua, cumplan con una serie de características que permitan un bajo impacto de

contaminación, por esto se hace necesario la búsqueda de sistemas de tratamiento simples económicos y sobre todo efectivos que permitan disminuir los parámetros no aceptables del agua residual.

Sin embargo, para poblaciones rurales este tipo de tratamiento es muy difícil de conseguir, si no es con la ayuda directa del estado, que en la mayoría de los casos, es muy difícil de conseguir, es por esta razón que en una buena parte de las veredas colombianas predomina el uso de pozos sépticos en el mejor de los casos o simplemente el vertimiento directo a cuerpos de agua.

Es importante considerar este tipo de tecnologías en el tratamiento de las aguas residuales domesticas solas o en combinación, pero también se deben tener en cuenta las limitaciones de su implementación: 

A pesar de las condiciones ambientales favorables presentes en nuestro país, existe baja cobertura de tratamiento debido, además de aspectos financieros, desconocimiento o falta de conocimiento de tecnologías alternativas de bajo costo y del beneficio del reúso del agua residual tratada.



La mayoría de las plantas de tratamiento empleadas en Colombia no son eficientes debido a la falta de transferencia tecnológica que ha generado fallas en el diseño y construcción de estas, deficiencias en el entendimiento de los procesos de tratamiento, y aplicación de tecnologías no apropiadas a las condiciones sociales y económicas de la región (lo que origina una situación insostenible).



Aunque su costo de operación es menor, presenta el inconveniente de un mayor costo de inversión y que requiere de operadores especializados para mantener un buen control del proceso y que éste no se desestabilice.

A pesar de las limitaciones antes mencionadas es recomendable crear un lazo un entre las organizaciones no gubernamentales y las instituciones estatales de tal manera de disminuir o contrarrestar estas limitaciones ya sea realizando campañas de concientización a las poblaciones más apartadas, incentivando un pensamiento ambientalista a estas zonas rurales que al fin y al cabo son las más perjudicada; adicionalmente se podría buscar ONG extranjeras para que capaciten a los empleados de las plantas de tratamientos en Colombia eso como primera instancia, pero se pueden desarrollar proyectos que regeneren el diseño de construcción de las plantas ya instaladas.

BIBLIOGRAFIA

Huertas R., Marcos C., Ibarguren N., Ordás S.. (2013). GUÍA PRÁCTICA para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones. Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) , 1, p.21 Huertas R., Marcos C., Ibarguren N., Ordás S.. (2013). GUÍA PRÁCTICA para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones. Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) , 1, p.34. Huertas R., Marcos C., Ibarguren N., Ordás S.. (2013). GUÍA PRÁCTICA para la depuración de aguas residuales en pequeñas poblaciones. Confederación Hidrográfica del Duero (CHD) , 1, p.32-34 CENTA. (2008). Manual de Depuración de aguas. Alianza por el Agua, 3, p.15.